【佛山陶瓷网】陶瓷砖坯体在烧成过程中的物理化学变化

    陶瓷砖坯体在烧成过程中的物理化学变化

陶瓷砖坯体在烧成过程中要发生一系列物理化学变化，掌握这些变化的过程与影响因素有如下意义：

制定合理的烧成制度，选择所需要的窑炉设备提供可靠的原始数据。

为设计新窑炉改进旧窑炉提供必要的技术资料。

研究制品迅速完成这些物理化学变化的条件，为快速烧成提供理论依据。

（4）使操作工人做到胸中有数，从而有效地从事窑炉操作，并在这个基础上不断改进窑炉操作技术。

（5）为烧成缺陷的分析提供理论依据，从而有效地提升产品的质量，产量。

坯体烧成过程中物理化学变化可分为以下阶段：

（1）蒸发阶段（常温~300℃）

本阶段主要是排除坯体中在干燥后，残留的机械结合水和吸附水，其中包括干燥后坯体剩余的吸附水，从干燥器至入窑前重新吸附水，使坯体彻底干燥。（注意雨季和旱季）

本阶段坯体发生的物理化学变化，主要的物理变化有重量减少、气孔率增加，体积有微小收缩和强度减少。

（2）氧化分解阶段（300~1000℃）

氧化分解阶段是陶瓷烧成关键阶段之一。这一阶段主要的反应是有机物氧化，碳酸盐分解，结晶水排除及晶体变形。

在这些阶段由于坯体呈现多孔性，因而具有较大的吸附能力，燃烧时析出的碳氢化物以及烟气中的co在气孔表明进行分解反应生成碳素，并具有挥发性碳氢化物在表面凝聚，大部分被坯体的气孔吸收而使坯体变成灰色，尤其是窑炉烧成正压过大或烧嘴燃烧不佳时，更容易引起碳的过度沉积。

在调试过程中，过分升高炉前温度或者烧成速度过快，使得窑产品有“火灰”状的阴影就属于这种情况，有氧化物分解阶段的后期，由于在900℃以上时，坯体内开始出现液相，随着温度的升高，液相量逐渐增加，坯体内空隙逐渐被填充，加上釉层的熔融，不仅氧化分解产生的气体外溢困难，釉面容易产生气泡，还由于坯体烧结，釉面熔化后阻止了氧气向坯体内渗透，使碳酸燃烧困难，往往在坯体内部形成“黑心”或釉面产生烟熏。

总之，坯体在氧化分解阶段要发生一系列变化，这些变化是否顺利、彻底，直接影响到产品的质量。

（3）玻化成瓷阶段（1000~烧成温度）

这个阶段是关键性阶段，坯体在这阶段，碳素和硫酸盐需要继续氧化分解，莫来石晶体大量生成，高价铁还原成低价铁，而且生成玻璃相物质来填充于莫来石及残余石英所构成的制品骨架之间，这些反应要顺利完全进行。必须给予充分的时间，升温太快会导致出现大量液相，使釉面过早封闭而起泡，色泽不佳等缺陷，升温过急还易造成制品内外温差。

（4）高火保温阶段

高火保温阶段就是为了促进坯体内部的物理化学变化，进行得更加彻底，同时缩小窑内温差使坯体反应程度趋于一致。这一阶段，坯体主要发生以下变化：1熔融物增加到允许的最高量，体积收缩结束，气孔量降低允许最低，比重增至最高。2莫来石晶体长大。3坯体组织越加均匀。高温可保温时间短，低温须保温时间长。

（5）冷却阶段

这一阶段主要发生以下变化：1制品冷却，玻璃态物质凝聚，强度增加。2冷却至573℃，石英晶型转变。该过程如果没有掌握好，容易导致内裂甚至炸裂。

干燥裂的各种类型及其表现特点如下：

（1）“左右边裂”干燥器内湿度不够时容易发生，尤其是水平温差大，干燥器内靠两边的温度低时，发生的机会更多。但如果干燥器两边热风入口某处风太猛，产生热冲击，也会造成左或右边裂。注意，有时棍棒高低不平“跳棒”震动也会造成左右边裂。

（2）“前后边裂”干燥器内某些区域升温过快，温度太高往往会造成这类型坯裂。

（3）“心裂”干燥器内前端入口至15~20m左右）温度过低，排温（湿？）过快所致。（多数情况如此，但有些坯料却相反，前端温度越高，心裂现象越严重），一般是低温心裂。

干燥过程产生坯裂的基本原因：

（1）没有产生认识干燥过程的“三个阶段”的特点及干燥工艺的要求。

（2）热风量供应不足，坯体不能获得充分干燥。

（3）干燥温度曲线不合理，未能满足此时坯体在干燥过程中对温度曲线的要求。

（4）排湿控制不好，干燥器内各阶段的湿度没有控制合理，未能满足此时坯体干燥对湿度的要求。

（5）进热风，排湿不均匀造成干燥器内湿差严重，在某些地方存在热冲击，因而坯体受热不均匀，干燥不均匀不平稳，这样产生的热应力就会对坯体破坏，从而引起坯裂。

干燥器的结构设计是解决控制砖坯干燥裂的首要条件之一，存在严重的结构性错误的干燥器缺乏必要的调节手段，即使已经掌握了调节干燥器的操作技术，但由于“硬件”不完善，处理坯裂时往往无从下手，这也是造成有些厂家坯裂长期无法根治的一个主要原因。

干燥器结构设计的中心问题是如何尽可能减少干燥器内温差，避免热冲击，有足够的调节手段实现均匀平衡的干燥，有效控制干燥器内的温度制度、压力制度和温度及热气流的流动状态。

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